de la protéine AID

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1142 m/s n° 10, vol. 16, octobre 2000

HEURE

L e syndrome d’hyper-IgM de transmission autosomique récessive est dû à un défaut

de la protéine AID

(activation-induced cytidine deaminase)

L

e syndrome d’hyper-IgM (HIGM) est un déficit immuni- taire héréditaire caractérisé par un taux normal ou élevé d’IgM asso- cié à une absence d’IgG, d’IgA et d’IgE, avec pour conséquence une susceptibilité particulière aux infections bactériennes. Une première forme de ce syndrome, de transmission liée au chromosome X (HIGM1), a été caractérisée : elle est causée par un défaut du gène codant pour le ligand de CD40 (CD40-L) porté par le chromosome X (m/s 1993, n° 4, p. 456). Le ligand de CD40 est exprimé à la surface des lymphocytes T CD4⁺ activés et permet une étroite collaboration entre lymphocytes T et B puisque les lymphocytes B expriment de façon constitutive le récepteur de CD40-L, la molécule CD40. Le rôle de l’interaction CD40/CD40-L dans la maturation terminale des lymphocytes B au sein des organes lymphoïdes secondaires a été clairement démontré par l’étude de souris dont le gène codant pour CD40 ou CD40-L a été inactivé (m/s 1996, n° 12, p. 261). De même, chez l’homme, le défaut de commutation isotypique et l’absence de centres germinatifs observés chez les patients atteints du syndrome HIGM1 démon- trent le rôle indispensable de la coopération CD40-L/CD40 dans la différenciation terminale des lymphocytes B. Le défaut affecte les lymphocytes T, comme en témoigne la fré- quence des infections par germes opportunistes, tandis que les lymphocytes B sont normalement activables in vitro par les agonistes de CD40.

Une autre forme du syndrome d’hyper-IgM, de transmission autosomique récessive, a été décrite

(HIGM2) [1-3]. Elle est également responsable d’une susceptibilité accrue aux infections bactériennes – touchant essentiellement l’appareil respiratoire – mais non aux infections par germes opportunistes. Contraire- ment aux patients affectés par la forme de transmission liée au chromosome X, l’analyse de la séquence et de l’expression membranaire de CD40-L est normale ; le défaut affecte ici les lymphocytes B comme le montre leur incapacité à subir une commutation isotypique lorsqu’ils sont stimulés in vitro par les agonistes de CD40 associés à des cytokines. En revanche, les monocytes et les cellules dendritiques des patients HIGM2 sont normalement activés par cette voie [4]. De même, on observe chez ces patients une hyperplasie lymphoïde (ganglions cervicaux, mésentériques, amygdales) qui n’existe pas chez les patients atteints du syndrome d’HIGM1. Ces résultats suggéraient donc fortement que le défaut responsable du syndrome d’HIGM2 affecte, non pas les lymphocytes T, mais les lymphocytes B. Nous rapportons ici que des mutations du gène codant pour une enzyme exprimée spécifiquement dans les lymphocytes B, l’activation- induced cytidine deaminase (AID), sont responsables de ce syndrome [5]. Un autre article publié dans ce même numéro de Cell complète l’histoire par la description du phénotype des souris dont le gène a été invalidé [6].

La protéine AID (activation-induced cytidine deaminase)

L’AID a été initialement décrite chez la souris. Elle est exprimée spécifi- quement dans les lymphocytes B des

centres germinatifs des organes lym- phoïdes secondaires et dans les lym- phocytes B engagés in vitro vers une commutation isotypique [7]. Elle permet de transformer une cytidine en uridine sur l’ARN, activité appelée cytidine désaminase, et appartient à la même famille de cytidine désami- nase qu’APOBEC-1 (apolipoprotein B mRNA editing cytidine deaminase).

Cette dernière enzyme possède une activité dite de RNA-editing : en effet, en transformant une cytidine en une uridine à une position précise de l’ARN messager codant pour l’apo- lipoprotéine B, elle introduit un codon stop et ainsi, à partir du même gène, permet la synthèse de deux protéines de taille, de fonction et d’expression différentes. La séquence de AID présente des homo- logies avec celle d’APOBEC-1, ce qui suggère qu’elle pourrait, elle aussi, avoir une activité de RNA-editing.

Enfin, le gène codant pour AID a été localisé sur le chromosome 6 chez la souris, puis dans la région p13 du chromosome 12 chez l’homme [8].

Les mutations du gène codant pour AID sont responsables du syndrome d’HIGM2

L’étude de ségrégation génétique, réa- lisée dans 12 familles atteintes de syndrome d’HIGM2 dont 9 consan- guines, a permis de mettre en évidence une très forte liaison géné- tique entre le locus morbide et la région 12p13, faisant de AID un gène candidat fort pour cette maladie.

Effectivement, le séquençage du gène AID a révélé des mutations chez les 18 patients étudiés. Ces mutations se situent dans les exons 2, 3 et 4 du gène

DERNIÈRE

médecine/sciences 2000 ; 16 : 1142-4

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qui en contient 5. Certaines induisent la formation de codons stop ou de délétions entraînant la production de protéines tronquées ; d’autres sont situées dans le domaine enzymatique cytidine désaminase et sont probable- ment responsables de perturbations de l’activité de cette enzyme. Malgré l’impossibilité de valider les consé- quences fonctionnelles de ces mutations, leur présence chez les patients atteints de syndrome d’HIGM2 ainsi que l’observation d’un phénotype identique chez la souris dont le gène codant pour AID a été inactivé [6]

démontrent que le défaut de AID est responsable du syndrome d’HIGM2.

Les résultats obtenus montrent que cette protéine joue un rôle essentiel dans les processus de commutation isotypique et d’hypermutation soma- tique et, peut-être de façon indirecte, dans la prolifération des lymphocytes B des centres germinatifs.

Rôle de AID

dans la commutation isotypique La commutation isotypique est un processus de recombinaison des gènes codant pour les immunoglobulines qui permet aux lymphocytes B de produire des Ig diversifiées et non pas exclusive- ment de type IgM (figure 1); ce proces- sus est aussi communément appelé switch. Le fait que le syndrome d’HIGM2 soit caractérisé par une absence de commutation isotypique aussi bien in vivo (absence d’IgG et d’IgA sériques) qu’in vitro, met en évi- dence le rôle de AID dans ce processus. Si les mécanismes impliqués dans la commutation isotypique sont encore mal connus, il semble cependant que la production d’un transcrit dit stérile (c’est-à-dire ne codant pour aucune protéine) soit impliqué. Il est fort probable que l’action d’AID se situe en aval de cette étape de transcription puisque nous avons pu obser- ver que les lymphocytes B des patients, stimulés par des agonistes de CD40 et l’IL4, produisent normalement des transcrits stériles Iε-Cε [3] nécessaires au processus de commutation isotypique. Bien que la fonction de AID ne soit pas encore connue, l’hypothèse la plus probable serait qu’elle modifie un ARN codant impliqué dans ce processus de recombinaison.

Rôle de AID dans la formation des mutations somatiques

Le processus d’hypermutation soma- tique de la région des gènes des immunoglobulines codant pour les régions hypervariables (qui sont spé- cifiques de la reconnaissance de l’antigène) intervient dans les centres germinatifs des organes lym- phoïdes secondaires après le contact avec l’antigène (figure 1). Il accroît la diversification des Ig et permet donc la production et la sélection d’anti- corps très affins pour l’antigène. Les mécanismes de ce processus restent à l’heure actuelle inconnus. Il semble cependant qu’un « facteur muta- teur » puisse en être responsable et agisse pendant la transcription [9].

Chez les patients atteints du syndrome d’HIGM2, on observe une absence ou une très forte diminution de la fréquence des mutations somatiques alors même que le nombre de cellules B CD27⁺, décrit comme un marqueur des cellules « mémoire » [10], est normal. Des résultats iden- tiques sont observés chez les souris dont le gène codant pour AID a été inactivé [6] et mettent donc en évi- dence le rôle indispensable de cette enzyme dans la formation des mutations somatiques. En outre, il semble que la commutation isotypique et

l’apparition de mutations somatiques soient deux processus indépendants [11], ce qui suggère que AID pour- rait exercer une action de RNA-edi- ting sur deux ARN distincts.

Rôle de AID dans le contrôle de la prolifération des lymphocytes B dans les centres germinatifs

Une autre caractéristique très fré- quemment observée chez les patients atteints de syndrome d’HIGM2 est l’hyperplasie des organes lymphoïdes (ganglions cervicaux et mésenté- riques, et amygdales). L’étude histolo- gique a permis de mettre en évidence une prolifération des lymphocytes B porteurs d’IgM et d’IgD membra- naires, ainsi que du marqueur CD38 (marqueur des lymphocytes du centre germinatif). Il apparaît donc que ces lymphocytes B en phase de proliféra- tion sont bloqués à un stade précoce de leur différenciation [12]. L’intense prolifération ne semble pas due à un défaut d’apoptose puisque l’expression de la molécule Fas est normale et que les organes lymphoïdes de ces patients contiennent de très nom- breux macrophages présentant des inclusions apoptotiques.

Il apparaît donc que AID est impli- quée dans le contrôle de la proliféra- tion des cellules du centre germina-

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D E R N I E R E H E U R E

B mémoire Plasmocyte

γ α

µ

Affinité

Manteau

Zone apicale

Zone claire basale

Zone sombre Centroblastes

Autoréactivité

Affinité

+++

AID

Commutation isotypique

Sélection

+ +++

AID

µ µ

+++

T

Mutations somatiques

Figure 1. Représentation schématique de la différenciation terminale des lymphocytes B dans un centre germinatif.

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variable region genes : CD27 as a general marker for somatically mutated (memory) B cells. J Exp Med 1998 ; 188 : 1679-89.

11. Jacob J, Kelsoe G. In situ studies of the primary immune response to (4-hydroxy-3- nitrophenyl) acetyl II. A common clonal origin for periarteriolar lymphoid sheath- associated foci and germinal centers. J Exp Med1992 ; 176 : 679-87.

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tif. Ce rôle pourrait en fait être indi- rect : en effet, l’absence de mutations somatiques est responsable de l’absence d’expression d’un récep- teur de haute affinité sur les lymphocytes B qui ne sont donc pas sélec- tionnés et continuent de proliférer en réponse à l’antigène.

Conclusions

L’ensemble de ces résultats montre que AID, qui est une protéine de la famille des cytidine désaminases, joue un rôle majeur dans la différenciation terminale des lymphocytes B en parti- cipant aux processus de commutation isotypique et d’hypermutations somatiques, et dans la prolifération des lymphocytes B du centre germinatif.

L’observation chez un patient d’une dichotomie entre l’absence complète de commutation isotypique et une fré- quence diminuée, mais non nulle, de mutations somatiques suggère que cette protéine agit sur des substrats différents. L’étude de patients souf- frant d’un syndrome d’hyper-IgM sans anomalie de CD40-L ni d’AID devrait conduire à l’identification d’autres molécules impliquées dans la commutation isotypique et susceptibles de former un complexe multiprotéique avec AID. Enfin, l’identification des substrats de cette enzyme devrait per- mettre de préciser les mécanismes responsables de la diversification des immunoglobulines ■

RÉFÉRENCES

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Patrick Révy Anne Durandy

Inserm U. 429, Hôpital Necker-Enfants Malades, 149, rue de Sèvres, 75730 Paris Cedex 15, France.

Yves Lévy

Inserm U. 474, Maternité Port-Royal, 123, boulevard de Port-Royal, 75014 Paris, France.

Frédéric Geissmann

Service d’anatomo-pathologie, Hôpital Necker-Enfants Malades, 149, rue de Sèvres, 75730 Paris Cedex 15, France.

Alain Fischer

Inserm U. 429 et Unité d’immunologie- hématologie, Hôpital Necker-Enfants Malades, 149, rue de Sèvres, 75730 Paris Cedex 15, France.

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TIRÉS À PART

A. Durandy.

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